高光谱成像在国内的发展

　　上世纪80年代初、中期，在国家科技攻关项目和863计划的支持下，我国亦开展了高光谱成像技术的独立发展计划。我国高光谱仪的发展，经历了从多波段到成像光谱扫描，从光学机械扫描到面阵推扫的发展过程。

　　根据我国的使用情况先后开发出了满足海洋环境监测和森林探火的需求的以红外和紫外波段以及以中波和长波红外为主体的航空专用扫描仪，满足地质矿产资源勘探方面的短波红外光谱区间（2.0－2.5mm）的6—8波段细分红外光谱扫描仪（FIMS）和工作波段在8－12mm光谱范围的航空热红外多光谱扫描仪（ATIMS）。

　　在此以后我国又自行研制了更为先进的推帚式成像光谱仪（PHI）和实用型模块化成像光谱仪（OMIS）等并得到国内外的多次应用，这些新的成像光谱系统不仅在地质和固体地球领域研究中发挥巨大的作用，在生物地球化学效应、农作物和植被的精细分类、城市地物甚至建筑材料的分类和识别方面也都有很好的结果。

　　2002年3月在我国载人航天计划中发射的第三艘试验飞船“神舟三号”中，搭载了一台我国自行研制的中分辨率成像光谱仪。

　　2007年10月24日我国发射的“嫦娥-1”探月卫星上，成像光谱仪也作为一种主要载荷进入月球轨道。这是我国的第一台基于富里叶变换的航天干涉成像光谱仪，它具有光谱分辨率高的特点。

　　2008年发射的环境与减灾小卫星（HJ-1）星座中，也搭载一台工作在可见光—近红外光谱区（0.45—0.95μm）、具有128个波段、光谱分辨率优于5nm的高光谱成像仪。

　　高光谱成像仪是天宫一号搭载的有效载荷之一。在轨运行期间，利用多个应用单位由他的“火眼金睛”开展了地质矿产和油气资源勘查、森林水文生态监测、环境污染监测分析等都取得了丰硕的成果。

　　2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射的天宫一号携带了我国最新研究出的高光谱成像仪。新的高光谱成像仪由中科院长春精密机械与物理研究所以及上海技术物理研究所共同研制的，是目前我国空间分辨率和光谱综合指标最高的空间光谱成像设备，在空间分辨率、波段范围，数目以及地物分类等方面达到国际同类遥感器先进水平。

　　“在天宫一号目标飞行器上安排高光谱遥感对地观测，主要是利用高光谱成像仪‘图谱合一’的特点以及在地表覆盖识别能力、蕴含地物光谱信息等方面优势，有针对性开展研究。”载人航天工程空间应用系统副总设计师张善从介绍说。在林业方面，高光谱成像仪在森林覆盖制图与变化监测

　　方面有广阔的应用前景。由于空间遥感可以获得较大范围的数据，因此利用遥感数据可较好地估算森林的生物量和碳储量。高光谱成像仪在森林防火中发挥着重要作用。目前我国森林防火主要应用的是中低空间分辨率、高时间分辨率的卫星数据，对于较大面积火场非常敏感，但对燃烧初期的明火通常较难探测到。天宫一号高光谱成像仪可同时获取不同波谱范围的数据，更好地满足我国森林防火预警扑救的需求。

　　海洋遥感是２０世纪后期海洋科学取得重大进展的关键技术之一。国家卫星海洋应用中心对天宫一号高光谱遥感数据进行解译、信息提取，用于海岸带信息与海冰信息监测，同时针对土地利用、滨海湿地、潮间带、岸线变迁、保护区、石油平台监测等信息进行了制图。

　　在数字化土地利用监测方面，目前大多光谱数据由于受空间、光谱分辨率等限制，难以满足现实需要。天宫一号高光谱成像仪具有较高光谱分辨率，在类别细分方面具有一定优势。中科院遥感与数字地球所研究人员利用天宫一号高光谱数据对北京通州地区城市土地利用类型进行监测，并与同一时期其他来源的遥感数据进行了对比。“对比显示，天宫一号高光谱数据分类结果更精细，可清晰识别出主干道、细小河流、田块边界等。”遥感地球所研究员刘良云说。

　　６月中旬，我国将择机发射神舟十号飞船，与天宫一号目标飞行器继续实施交会对接试验。“神十任务结束后，我们还会安排开展高光谱成像仪相关专题应用，比如湖泊生态监测、青藏高原监测以及城市环境监测等。”中科院空间应用工程与技术中心系统工程部副主任李绪志说。高光谱遥感系统在我国的普遍应用，标志着我国的高光谱遥感已逐步走向成熟。而在我国航空航天高光谱成像系统做出重大贡献的分别是中国科学院上海技术物理研究所和西安光学精密机械研究所。